坡上田煤礦一采區(qū)副斜井提升設(shè)備校驗(yàn)計(jì)算研究

宋大樂

摘要：坡上田煤礦為多礦井整合，為節(jié)約投資，挑選出滿足一采區(qū)副斜井提升設(shè)備要求的設(shè)備進(jìn)行安裝利用，有不滿足部分，再重新購置。結(jié)合工作實(shí)際，對(duì)其一采區(qū)副斜井提升設(shè)備型號(hào)進(jìn)行了校驗(yàn)，校驗(yàn)過程可供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：提升設(shè)備；校驗(yàn)計(jì)算；運(yùn)輸方式

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.09.096

1礦井概況

坡上田煤礦位于安順市北東方向，直距17km，行政區(qū)劃隸屬貴州省安順市蔡官鎮(zhèn)和轎子山鎮(zhèn)所轄。井田內(nèi)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，可采煤層自上而下分別為M8、M9、M14號(hào)煤層3層，可采煤層中M8、M9號(hào)煤層屬全區(qū)可采，M14號(hào)煤層屬大部可采。該礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.45Mt/a，以兩個(gè)采區(qū)兩個(gè)高檔普采工作面（一采一備）達(dá)產(chǎn)。利用已有井筒，初期采用主斜井、一采區(qū)副斜井、一采區(qū)回風(fēng)斜井、二采區(qū)軌道斜井、二采區(qū)進(jìn)風(fēng)斜井和二采區(qū)回風(fēng)立井六個(gè)斜井開拓。一采區(qū)副斜井井筒斜長65m，傾角22°，采用斜井單鉤串車提升，擔(dān)負(fù)一采區(qū)提矸、下料及設(shè)備等輔助提升任務(wù)；二采區(qū)軌道斜井擔(dān)負(fù)二采區(qū)輔助運(yùn)輸任務(wù)。

2采區(qū)主要運(yùn)輸方式的選擇

針對(duì)中型礦井選擇采區(qū)煤炭運(yùn)輸方式時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

（1）采區(qū)上、下山煤炭運(yùn)輸方式。

①開采傾斜、急傾斜煤層時(shí)，采用大傾角帶式輸送機(jī)、上鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、搪瓷溜槽、鑄石刮板或溜煤眼。

②開采緩傾斜煤層，普通帶式輸送機(jī)向上運(yùn)煤的傾角不大于18°，向下運(yùn)煤的傾角不大于16°。

（2）采區(qū)內(nèi)只有一個(gè)回采工作面生產(chǎn)時(shí)，采區(qū)上下山輸送機(jī)小時(shí)運(yùn)輸能力，不應(yīng)小于回采工作面運(yùn)輸順槽輸送機(jī)小時(shí)運(yùn)輸能力；當(dāng)采區(qū)內(nèi)有一個(gè)以上采煤工作面同時(shí)生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)條件計(jì)算上下山輸送機(jī)能力，當(dāng)有條件時(shí)，應(yīng)在回采工作面運(yùn)輸順槽與上下山交匯處設(shè)置緩沖煤倉。

本礦首采區(qū)原煤經(jīng)采面運(yùn)輸順槽、采區(qū)大巷到主斜井運(yùn)出地面，無采區(qū)上、下山。根據(jù)礦井生產(chǎn)能力、開拓方式、采區(qū)及工作面布置等，井下原煤輸送采用固定帶式膠帶輸送機(jī)。膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸具有運(yùn)量大、運(yùn)輸連續(xù)性好、轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少、運(yùn)營費(fèi)用省、操作簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)集中控制和自動(dòng)化管理等優(yōu)點(diǎn)。

3一采區(qū)副斜井提升設(shè)備的選型計(jì)算

3.1設(shè)計(jì)依據(jù)

（1）一采區(qū)副斜井井筒參數(shù)：井筒斜長65m，傾角22°；（2）提升容器：提矸、下料利用現(xiàn)有MG1.1-6A型礦車，礦車自重610kg，載矸1700kg，載料1000kg；下大件利用現(xiàn)有MP16-6型礦用平板車，自重811kg，最大載重量10000kg；（3）最大班提升量：提升矸石28車，下放材料24車，運(yùn)送設(shè)備5次，其它8次；（4）最大件重量：5.811t（最大件重量5t+平板車重量0.811t）；（5）提升方式：?jiǎn)毋^提升，上、下平車場(chǎng)。提矸、下料一次串2輛矸石車或2輛材料車；下大件一次提升1輛礦用平板車，總重5.811t；（6）工作制度：330d/a，16h/d，四六制；（7）現(xiàn)有設(shè)備：礦方現(xiàn)有提升設(shè)備為一臺(tái)JTP-1.6×1.5型單繩纏繞式單滾筒絞車，其主要技術(shù)參數(shù)：滾筒直徑Dg=1600mm，滾筒寬度Bg=1500mm，提升機(jī)最大靜張力（差）Fj=45kN，減速比i=24，提升機(jī)最大提升速度Vm=2.5m/s，配套110kW，380V，720r/min電動(dòng)機(jī)。

3.2提升設(shè)備校驗(yàn)

3.2.1鋼絲繩安全系數(shù)校驗(yàn)

（1）提升斜長：Lt=65+30=95m。（2）鋼絲繩最大懸垂長度：Lc=65+70=135m。

（3）繩端荷重：提升矸石：Q矸=2×（610+1700）×（sin22°+0015×cos22°）=1760kg。

運(yùn)送材料：Q料=2×（610+1000）×（sin22°+0——015×cos22°）=1216kg；升降大件：Q大件=5811×（sin22°+0.015×cos22°）=2331kg。

（4）鋼絲繩校驗(yàn)：現(xiàn)有鋼絲繩為6×7+FC-Ф18-1670型鋼絲繩，鋼絲繩直徑d=18mm，單重pk=114kg/m，抗拉強(qiáng)度σ=1670MPa，最小鋼絲破斷拉力Qq=180kN。

（5）提升靜張力計(jì)算：

提升矸石：F矸=＼[1760+1.14×135×（sin22°+02×cos22°）＼]×9.81/1000=18.13kN

運(yùn)送材料：F料=＼[1216+1.14×135×（sin22°+02×cos22°）＼]×9.81/1000=12.79kN

升降大件：F大件=＼[2331+1.14×135×（sin22°+0.2×cos22°）＼]×9.81/1000=23.73kN。

（6）安全系數(shù)校核：升降大件：m大=180/23.73=7.58>6.5。

經(jīng)校驗(yàn)，現(xiàn)有鋼絲繩安全系數(shù)符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。

3.2.2提升機(jī)校驗(yàn)

礦方現(xiàn)有提升設(shè)備為一臺(tái)JTP-1.6×1.5型單繩纏繞式單滾筒絞車（內(nèi)部調(diào)劑原黔興礦地面絞車），其主要技術(shù)參數(shù)：滾筒直徑Dg=1600mm，滾筒寬度Bg=1500mm，提升機(jī)最大靜張力（差）Fj=45kN，減速比i=24，提升機(jī)最大提升速度Vm=2.5m/s。天輪選用非標(biāo)1200/800型游動(dòng)天輪，天輪直徑Dt=1200mm，最大游動(dòng)距離S=800mm。

提升機(jī)校驗(yàn)：（1）滾筒直徑：Dg=80×18=1440mm≤1600mm；天輪直徑：Dt=60×18=1080mm≤1200mm；（2）最大靜張力（差）驗(yàn)算：Fj（c）max=Fj大件=23.73kN<45kN；（3）纏繩校驗(yàn)：纏繩層數(shù)：KC=（95+40+7×1.6×π）×（18+3）/（1500×π×1.64）=0.471<3，經(jīng)驗(yàn)算，現(xiàn)有提升絞車滿足要求。

3.3電動(dòng)機(jī)校驗(yàn)

現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)為交流變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)額定功率110kW，電壓380V，額定轉(zhuǎn)速720r/min。

（1）等效容量校驗(yàn)：等效時(shí)間：Td=53.70s；等效力：Fd=10000003600·Q·H=23.76kN

等效功率：Nd=23.76×2.5×1000/（1000×0.85）=69.89kW<110kW。

（2）過負(fù)荷校驗(yàn)：λ=Fmax/Fe=36.21×1000/（110×1000×0.85/2.5）

=0.97<1.6（2×0.80），經(jīng)驗(yàn)算，現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)符合要求。

3.4提升系統(tǒng)

天輪中心垂高：3m；天輪游動(dòng)距離：0.8m；提升機(jī)主軸中心至天輪中心的水平距離：15m；提升機(jī)主軸中心距井口高差：0.55m；鋼絲繩弦長：15.21m；鋼絲繩內(nèi)、外偏角：1.15°。

3.5提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)

提升系統(tǒng)變位質(zhì)量：m矸=26048kg，m料=24648kg，m大件=27518kg；最大提升速度：2.50m/s；低速等速運(yùn)行速度：1.00m/s；初加速度：0.30m/s2，加速度：0.40m/s2；減速度：-0.40m/s2；末減速度：-030m/s2。

3.6安全制動(dòng)減速度計(jì)算

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的提升安全制動(dòng)減速度為：提升重載制動(dòng)減速度≤Ac=3.811m/s2，下放重載制動(dòng)減速度≥0.3Ac=1.143m/s2。設(shè)計(jì)的提升機(jī)最大制動(dòng)力矩為108kNm>3Mj（靜力矩）=56.95kNm；一級(jí)安全制動(dòng)力矩為：44kNm。計(jì)算安全制動(dòng)減速度結(jié)果見表1。

經(jīng)驗(yàn)算，提升系統(tǒng)在各種提升狀態(tài)下保險(xiǎn)閘所產(chǎn)生的制動(dòng)減速度均滿足《煤礦安全規(guī)程》第四百三十三條的規(guī)定。

3.7電控及信號(hào)設(shè)備

電控設(shè)備采用礦井交流提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)提升機(jī)軟啟動(dòng)，提高了機(jī)械設(shè)備使用壽命，具有調(diào)速平穩(wěn)、調(diào)節(jié)靈活方便、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)該提升機(jī)安全運(yùn)行，系統(tǒng)還對(duì)減速功能保護(hù)裝置、防止過卷裝置、防止過速裝置、限速裝置設(shè)置為相互獨(dú)立的雙線制，由兩套PLC完成提升機(jī)所有控制功能及保護(hù)。并能實(shí)現(xiàn)各種安全制動(dòng)。提升信號(hào)采用礦用多功能斜井提升信號(hào)系統(tǒng)。

4結(jié)束語

本礦井為多礦井整合，為節(jié)約投資，挑選出滿足要求的設(shè)備進(jìn)行安裝利用，有不滿足部分，再重新購置。經(jīng)過本次選型設(shè)計(jì)計(jì)算，本礦井設(shè)備選型計(jì)算結(jié)果對(duì)應(yīng)所選設(shè)備基本參數(shù)，可以重新利用。